ورقة بيانات LED SMD 16-216/T3D-AQ1R2TY/3T - أبيض نقي - 2.6-3.0 فولت - 25 مللي أمبير - وثيقة تقنية بالعربية

1. نظرة عامة على المنتج

يعد 16-216/T3D-AQ1R2TY/3T من نوع LED SMD مصممًا للتطبيقات الإلكترونية الحديثة والمدمجة. وهو من النوع أحادي اللون، يصدر ضوءًا أبيض نقيًا، ومصنوع من مواد خالية من الرصاص، مما يضمن الامتثال للوائح البيئية مثل RoHS. تكمن ميزته الأساسية في حجمه الصغير للغاية، مما يسهل تصميم لوحات الدوائر المطبوعة (PCB) أصغر حجمًا، وكثافة أعلى لتعبئة المكونات، ويساهم في النهاية في تطوير معدات نهائية أكثر إحكاما وخفيفة الوزن.

1.1 المزايا الأساسية والسوق المستهدف

تنبع الفوائد الرئيسية لمكون LED هذا من عبوته من نوع SMD. مقارنةً بمصابيح LED التقليدية ذات الإطار الرصاصي، فإنه يوفر توفيرًا كبيرًا في المساحة على لوحة الدوائر المطبوعة، ويقلل من متطلبات التخزين، وهو متوافق بالكامل مع معدات التجميع الآلي "pick-and-place"، مما يبسط عمليات التصنيع ذات الأحجام الكبيرة. كما أنه متوافق مع تقنيات لحام الريفو بالأشعة تحت الحمراء والطور البخاري القياسية. تجعل هذه الخصائصه خيارًا مثاليًا للتطبيقات التي يكون فيها التصغير، وتقليل الوزن، والإنتاج الآلي أمرًا بالغ الأهمية. تشمل أسواقه المستهدفة الإلكترونيات الاستهلاكية، ودواخل السيارات، والاتصالات، واستخدامات المؤشر/الإضاءة الخلفية العامة.

2. المواصفات الفنية: تحليل موضوعي متعمق

يقدم هذا القسم تفصيلًا موضوعيًا مفصلاً للمعلمات الكهربائية والبصرية والحرارية لـ LED كما هو محدد في ورقة البيانات. يعد فهم هذه الحدود وأرقام الأداء النموذجية أمرًا ضروريًا لتصميم دائرة موثوقة.

2.1 القيم القصوى المطلقة

تحدد القيم القصوى المطلقة حدود الإجهاد التي بعدها قد يحدث تلف دائم للجهاز. هذه ليست ظروفًا للتشغيل العادي.

• الجهد العكسي (V_R):5 فولت. تجاوز هذا الجهد في الانحياز العكسي يمكن أن يسبب انهيار الوصلة.
• التيار الأمامي المستمر (I_F):25 مللي أمبير. هذا هو أقصى تيار مستمر يمكن تطبيقه بشكل مستمر.
• التيار الأمامي الذروي (I_FP):100 مللي أمبير. هذا مسموح به فقط في ظل ظروف النبض (دورة عمل 1/10، تردد 1 كيلو هرتز).
• تبديد الطاقة (P_d):110 ملي واط. هذه هي أقصى طاقة يمكن للعبوة تبديدها عند درجة حرارة محيطة (T_a) تبلغ 25 درجة مئوية.
• درجة حرارة التشغيل (T_opr):-40 إلى +85 درجة مئوية. نطاق درجة الحرارة المحيطة للتشغيل الموثوق.
• درجة حرارة التخزين (T_stg):-40 إلى +90 درجة مئوية.
• التفريغ الكهروستاتيكي (ESD) نموذج جسم الإنسان (HBM):150 فولت. يشير هذا إلى حساسية معتدلة للكهرباء الساكنة، مما يتطلب احتياطات قياسية للتفريغ الكهروستاتيكي أثناء التعامل.
• درجة حرارة اللحام:يمكن للجهاز تحمل لحام الريفو بدرجة حرارة ذروية تبلغ 260 درجة مئوية لمدة تصل إلى 10 ثوانٍ، أو اللحام اليدوي عند 350 درجة مئوية لمدة تصل إلى 3 ثوانٍ لكل طرف.

2.2 الخصائص الكهروضوئية

يتم قياس هذه المعلمات في حالة اختبار قياسية T_a= 25 درجة مئوية وتمثل الأداء النموذجي.

• شدة الإضاءة (I_v):تتراوح من حد أدنى 72 مللي كانديلا إلى حد أقصى 180 مللي كانديلا، مع قيمة نموذجية ضمن هذا النطاق، عند تشغيله بـ I_F= 5 مللي أمبير. ينطبق تسامح ±11%.
• زاوية الرؤية (2θ_1/2):زاوية رؤية واسعة نموذجية تبلغ 130 درجة، مما يشير إلى نمط انبعاث منتشر مناسب للإضاءة المساحية والإضاءة الخلفية.
• الجهد الأمامي (V_F):يتراوح من 2.6 فولت (الحد الأدنى) إلى 3.0 فولت (الحد الأقصى) عند I_F= 5 مللي أمبير. تم تسجيل تسامح ±0.05 فولت. هذه المعلمة حاسمة لحساب مقاومة تحديد التيار.
• التيار العكسي (I_R):حد أقصى 50 ميكرو أمبير عند تطبيق جهد عكسي 5 فولت.

3. شرح نظام التصنيف

لضمان الاتساق في الإنتاج الضخم، يتم فرز مصابيح LED إلى فئات أداء. وهذا يسمح للمصممين باختيار مكونات تلبي متطلبات سطوع وجهد محددة لتطبيقهم.

3.1 تصنيف شدة الإضاءة

يتم تصنيف خرج الضوء إلى أربعة رموز تصنيف (Q1، Q2، R1، R2)، يحدد كل منها نطاق مللي كانديلا محددًا يتم قياسه عند I_F= 5 مللي أمبير. على سبيل المثال، يغطي التصنيف Q1 مصابيح LED ذات شدة من 72 إلى 90 مللي كانديلا، بينما يغطي التصنيف R2 من 140 إلى 180 مللي كانديلا.

3.2 تصنيف جهد التشغيل الأمامي

يتم تصنيف الجهد الأمامي إلى أربعة رموز (28، 29، 30، 31)، يمثل كل منها نطاق 0.1 فولت من 2.6-2.7 فولت حتى 2.9-3.0 فولت عند I_F= 5 مللي أمبير. يساعد هذا في تصميم مصادر الطاقة والتنبؤ بتغيرات استهلاك التيار.

3.3 تصنيف إحداثيات اللونية

يتم تعريف اللون الأبيض النقي ضمن نظام إحداثيات اللونية CIE 1931. تحدد ورقة البيانات ستة رموز تصنيف (1 إلى 6) ضمن المجموعة "A"، يتم تعريف كل منها بمنطقة رباعية على مخطط CIE x,y. يتم توفير إحداثيات كل زاوية تصنيف، مع تسامح ±0.01. وهذا يضمن أن الضوء الأبيض المنبعث يقع ضمن مساحة لونية متسقة ومسيطر عليها.

4. تحليل منحنيات الأداء

توفر البيانات الرسومية نظرة ثاقبة على سلوك LED في ظل ظروف متغيرة، وهو أمر حيوي للتصميم القوي.

4.1 توزيع الطيف

يظهر منحنى شدة الإضاءة النسبية مقابل الطيف الطول الموجي الناتج الطيفي لهذا LED الأبيض، والذي يتم توليده عادةً بواسطة شريحة LED زرقاء مدمجة مع فسفور أصفر. يؤثر الذروة وعرض الطيف على جودة اللون المدرك ومؤشر تجسيد اللون (CRI).

4.2 التيار الأمامي مقابل الجهد الأمامي (منحنى I-V)

يوضح هذا المنحنى العلاقة غير الخطية بين التيار والجهد. يظهر جهد التشغيل وكيف يزيد V_Fمع زيادة I_F. هذه البيانات ضرورية لإدارة الحرارة وتصميم السائق، حيث تتحول قطرات الجهد الزائدة عبر LED إلى حرارة.

4.3 شدة الإضاءة مقابل التيار الأمامي

يظهر هذا الرسم البياني كيف يزيد خرج الضوء مع تيار القيادة. إنه غير خطي بشكل عام، وقد يؤدي التشغيل فوق التيار الموصى به إلى نتائج متناقصة في الكفاءة وتسريع تدهور اللومن.

4.4 شدة الإضاءة مقابل درجة الحرارة المحيطة

يوضح هذا المنحنى تأثير "الخنق الحراري": مع ارتفاع درجة حرارة الوصلة، ينخفض خرج الضوء عادةً. يعد فهم هذا التخفيض أمرًا بالغ الأهمية للتطبيقات التي تعمل في بيئات عالية الحرارة.

4.5 منحنى تخفيض التيار الأمامي

يحدد هذا الرسم البياني أقصى تيار أمامي مستمر مسموح به كدالة لدرجة الحرارة المحيطة. مع زيادة T_a، يجب تقليل الحد الأقصى المسموح به لـ I_Fلمنع تجاوز درجة حرارة الوصلة القصوى للجهاز وتصنيف تبديد الطاقة.

4.6 مخطط الإشعاع

يؤكد نمط الإشعاع القطبي بصريًا زاوية الرؤية البالغة 130 درجة، ويظهر التوزيع الزاوي لشدة الضوء.

5. المعلومات الميكانيكية ومواصفات العبوة

5.1 أبعاد العبوة

توفر ورقة البيانات رسمًا تفصيليًا لأبعاد عبوة LED. تشمل القياسات الرئيسية الطول الإجمالي والعرض والارتفاع، وكذلك أحجام وسماكة وسادات القطب. جميع التسامحات هي عادة ±0.1 مم ما لم يُذكر خلاف ذلك. يتم توفير نمط أرضية PCB مقترح (تخطيط الوسادة) كمرجع، ولكن يُنصح المصممون بتعديله بناءً على عملية التصنيع المحددة ومتطلبات الموثوقية الخاصة بهم.

5.2 تحديد القطبية

يتم تحديد الطرف الكاثودي (السالب) عادةً على العبوة، غالبًا بواسطة علامة مثل شق، أو نقطة، أو صبغة خضراء. اتجاه القطبية الصحيح أثناء التجميع إلزامي للوظيفة السليمة.

6. إرشادات اللحام والتجميع

يعد التعامل واللحام السليمين أمرًا بالغ الأهمية للحفاظ على موثوقية الجهاز وأدائه.

6.1 تحديد التيار

مقاومة تحديد تيار خارجية هيإلزامية. تعني الخاصية الأسية I-V لـ LED أن زيادة صغيرة في الجهد يمكن أن تسبب زيادة كبيرة، وربما مدمرة، في التيار. يجب حساب قيمة المقاومة بناءً على جهد الإمداد، وجهد التشغيل الأمامي لـ LED (مع مراعاة التصنيف)، والتيار التشغيلي المطلوب (ألا يتجاوز 25 مللي أمبير مستمر).

6.2 التخزين والحساسية للرطوبة

يتم تعبئة مصابيح LED في كيس مقاوم للرطوبة مع مجفف. لا يجب فتح الكيس حتى تكون المكونات جاهزة للاستخدام. إذا تم فتح الكيس، فإن المكونات لها "عمر أرضي" لمدة عام واحد في ظل ظروف خاضعة للرقابة (30 درجة مئوية / 60% رطوبة نسبية كحد أقصى). يتطلب تجاوز ذلك أو إذا تغير لون مؤشر المجفف عملية تجفيف عند 60 ± 5 درجة مئوية لمدة 24 ساعة قبل لحام الريفو لمنع تلف "الفشار" من تبخر الرطوبة.

6.3 ملف تعريف لحام الريفو

يتم توفير ملف تعريف درجة حرارة لحام الريفو الخالي من الرصاص بالتفصيل:

• التسخين المسبق:150-200 درجة مئوية لمدة 60-120 ثانية.
• الوقت فوق السائل (217 درجة مئوية):60-150 ثانية.
• درجة الحرارة القصوى:260 درجة مئوية كحد أقصى، يتم الاحتفاظ بها لمدة لا تزيد عن 10 ثوانٍ.
• معدلات التسخين/التبريد:حد أقصى 6 درجة مئوية/ثانية تسخين و 3 درجة مئوية/ثانية تبريد فوق 255 درجة مئوية.

يجب ألا يتم إجراء لحام الريفو أكثر من مرتين. تجنب الإجهاد الميكانيكي على العبوة أثناء التسخين والتبريد.

6.4 اللحام اليدوي والإصلاح

إذا كان اللحام اليدوي ضروريًا، فاستخدم مكواة لحام بدرجة حرارة طرف أقل من 350 درجة مئوية وقم بتطبيق الحرارة على كل طرف لمدة لا تزيد عن 3 ثوانٍ. استخدم مكواة منخفضة الطاقة (25 واط كحد أقصى) واسمح بفترة تبريد لا تقل عن ثانيتين بين الأطراف. لا ينصح بشدة بإعادة العمل. إذا كان لا مفر منه، فيجب استخدام مكواة لحام مزدوجة الرأس متخصصة لتسخين كلا الطرفين في وقت واحد للإزالة، ويجب تقييم تأثير ذلك على خصائص LED مسبقًا.

7. معلومات التعبئة والطلب

7.1 مواصفات الشريط والبكرة

يتم توريد المكونات على شريط ناقل بارز بعرض 8 مم ملفوف على بكرة قطرها 7 بوصات (178 مم). تحتوي كل بكرة على 3000 قطعة. يتم توفير الأبعاد التفصيلية لجيوب الشريط الناقل والبكرة في ورقة البيانات.

7.2 شرح الملصق

يحتوي ملصق البكرة على عدة معرفات رئيسية:

• P/N:رقم المنتج الكامل.
• QTY:الكمية الموجودة على البكرة.
• CAT:رمز تصنيف شدة الإضاءة (مثل Q1، R2).
• HUE:رمز تصنيف إحداثيات اللونية (مثل 1، 4).
• REF:رمز تصنيف الجهد الأمامي (مثل 28، 30).
• LOT No:رقم الدفعة للتتبع.

تسمح هذه المعلومات بالتتبع الدقيق واختيار المكونات المصنفة للإنتاج.

8. اقتراحات التطبيق واعتبارات التصميم

8.1 سيناريوهات التطبيق النموذجية

• داخل السيارات:الإضاءة الخلفية لأدوات لوحة القيادة، والمفاتيح، وألواح التحكم.
• الاتصالات:مؤشرات الحالة والإضاءة الخلفية للوحة المفاتيح في الهواتف وأجهزة الفاكس.
• الإلكترونيات الاستهلاكية:إضاءة خلفية مسطحة للشاشات البلورية السائلة الصغيرة، وإضاءة المفاتيح، والمؤشرات الرمزية.
• مؤشرات الأغراض العامة:حالة الطاقة، ومؤشرات الوضع، والإضاءة الزخرفية في الأجهزة الإلكترونية المختلفة.

8.2 اعتبارات التصميم

• إدارة الحرارة:على الرغم من صغر حجمه، فإن LED يولد حرارة. تأكد من وجود مساحة نحاسية كافية في PCB أو ثقوب حرارية، خاصة عند التشغيل بالقرب من التيار الأقصى أو في درجات حرارة محيطة عالية. التزم بمنحنى تخفيض التيار.
• التصميم البصري:توفر زاوية الرؤية الواسعة البالغة 130 درجة رؤية جيدة خارج المحور. للضوء المركز، قد تكون هناك حاجة إلى عدسات خارجية أو أدلة ضوئية.
• حماية التفريغ الكهروستاتيكي:نفذ ضوابط التفريغ الكهروستاتيكي القياسية في منطقة التجميع. فكر في إضافة قمع للجهد العابر على الخطوط الحساسة إذا كانت بيئة التطبيق عرضة للكهرباء الساكنة.
• قيود التطبيق:تلاحظ ورقة البيانات أن هذا المكون التجاري القياسي قد لا يكون مناسبًا للتطبيقات عالية الموثوقية بدون تأهيل إضافي. وتشمل هذه التطبيقات العسكرية/الفضائية، وأنظمة سلامة/أمن السيارات (مثل الوسائد الهوائية، والمكابح)، والمعدات الطبية الحرجة للحياة. لمثل هذه الاستخدامات، استشر الشركة المصنعة للحصول على متغيرات المنتج المصممة والمختبرة لتلبية المعايير الصارمة ذات الصلة.

9. المقارنة الفنية والتمييز

مقارنةً بمصابيح LED الأكبر حجمًا ذات الثقب المار، فإن التمييز الأساسي لهذا LED SMD 16-216 هو شكله وعوامل التوافق مع التجميع الآلي. فهو يتيح تصغيرًا كبيرًا. ضمن فئة LED SMD، تسمح معلماته الرئيسية - مثل فئات شدة الإضاءة المحددة، وزاوية الرؤية الواسعة، وفئات اللونية المحددة للأبيض النقي - للمصممين باختيار مكون بأداء يمكن التنبؤ به لجودة منتج نهائي متسقة. يعد نظام التصنيف التفصيلي ميزة خاصة للتطبيقات التي تتطلب مطابقة دقيقة للسطوع واللون عبر وحدات متعددة.

10. الأسئلة الشائعة (بناءً على المعلمات الفنية)

10.1 ما هي قيمة المقاومة التي يجب استخدامها؟

يتم حساب قيمة المقاومة (R) باستخدام قانون أوم: R = (V_supply- V_F) / I_F. استخدم أقصى V_Fمن ورقة البيانات (3.0 فولت) لتصميم متحفظ يضمن ألا يتجاوز التيار هدفك I_F(على سبيل المثال، 20 مللي أمبير هامش أمان أقل من الحد الأقصى 25 مللي أمبير). لمصدر 5 فولت: R = (5V - 3.0V) / 0.020 A = 100 Ω. احسب دائمًا تبديد الطاقة في المقاومة أيضًا: P = I_F²* R.

10.2 لماذا يكون خرج الضوء أقل عندما تسخن اللوحة؟

هذا بسبب "الخنق الحراري"، وهي خاصية أساسية لأشباه الموصلات LED. مع زيادة درجة حرارة الوصلة، تنخفض الكفاءة الكمومية الداخلية، مما يؤدي إلى انخفاض خرج الضوء. يتم عرض هذا بيانياً في منحنى "شدة الإضاءة مقابل درجة الحرارة المحيطة". يخفف التصميم الحراري السليم من هذا التأثير.

10.3 هل يمكن تشغيله بمصدر 3.3 فولت بدون مقاومة؟

No.حتى إذا كان جهد الإمداد قريبًا من V_Fالنموذجي لـ LED، فإن عدم وجود مقاومة تحديد تيار أمر خطير. تعني التسامحات التصنيعية وتغيرات درجة الحرارة أن V_Fالفعلية يمكن أن تكون أقل من 3.3 فولت، مما يسبب تيارًا مفرطًا. مطلوب دائمًا مقاومة (أو سائق تيار ثابت) للتشغيل الموثوق والآمن.

10.4 ماذا تعني رموز التصنيف (CAT، HUE، REF) على الملصق؟

تحدد هذه الرموز المجموعة الفرعية للأداء الدقيقة لمصابيح LED على تلك البكرة.CATهو تصنيف السطوع (شدة الإضاءة).HUEهو تصنيف اللون (اللونية).REFهو تصنيف الجهد الأمامي. يضمن الطلب برموز تصنيف محددة الاتساق في السطوع واللون والسلوك الكهربائي عبر عملية الإنتاج الخاصة بك.

11. حالة تصميم واستخدام عملية

السيناريو: تصميم لوحة مؤشر حالة لموجه استهلاكي.تحتوي اللوحة على 5 مصابيح LED تُظهر الطاقة، والإنترنت، وWi-Fi، ونشاط منفذي Ethernet. يوفر استخدام LED 16-216 باللون الأبيض النقي مظهرًا أنيقًا وعصريًا. يختار المصمم التصنيف R1 للشدة (112-140 مللي كانديلا) لضمان رؤية جيدة، والتصنيف 29 للجهد (2.7-2.8 فولت) لاستهلاك تيار يمكن التنبؤ به. يتوفر خط 5 فولت على PCB. باستخدام أقصى V_Fبقيمة 2.8 فولت وهدف I_Fبقيمة 15 مللي أمبير لعمر طويل وحرارة منخفضة، تكون قيمة المقاومة (5V - 2.8V) / 0.015A = 147 Ω (يتم اختيار مقاومة قياسية 150 Ω). يستخدم تخطيط PCB أبعاد الوسادة المقترحة مع وصلة تخفيف حراري صغيرة لمستوى أرضي لتبديد الحرارة. يتم وضع مصابيح LED بعد جميع عمليات لحام الريفو عالية الحرارة للمكونات الأخرى لتقليل التعرض الحراري.

12. مقدمة عن مبدأ التشغيل

الصمامات الثنائية الباعثة للضوء (LED) هي أجهزة أشباه موصلات تصدر الضوء من خلال الوميض الكهربائي. عندما يتم تطبيق جهد أمامي عبر وصلة p-n، تتحد الإلكترونات مع الفجوات، وتطلق الطاقة في شكل فوتونات. يتم تحديد لون الضوء بواسطة فجوة النطاق الطاقي لمادة أشباه الموصلات. هذا LED "الأبيض النقي" المحدد هو على الأرجح LED أبيض محول بالفوسفور. يستخدم شريحة أشباه موصلات تصدر ضوءًا أزرق (عادة InGaN). يحفز هذا الضوء الأزرق جزئيًا طلاء فسفور أصفر الانبعاث على الشريحة. ينتج عن مزيج الضوء الأزرق المتبقي والضوء الأصفر المنبعث ضوءًا يُدركه العين البشرية على أنه أبيض. تحدد النسب المحددة وتكوين الفسفور إحداثيات اللونية الدقيقة ("نقطة اللون") على مخطط CIE.

13. اتجاهات التكنولوجيا

يتبع تطوير مصابيح LED SMD مثل 16-216 اتجاهات أوسع في الإلكترونيات: التصغير، وزيادة الكفاءة، وتعزيز قابلية التصنيع. تشمل الاتجاهات المستمرة في صناعة LED:

• زيادة الكفاءة (لومن/واط):تؤدي التحسينات المستمرة في الكفاءة الكمومية الداخلية وتقنيات استخراج الضوء إلى مصابيح LED أكثر سطوعًا عند نفس تيارات القيادة أو أقل.
• تحسين جودة اللون:تمكن التطورات في تكنولوجيا الفسفور من مصابيح LED ذات مؤشر تجسيد لون (CRI) أعلى وفئات درجة حرارة لون أكثر اتساقًا، مما يوفر جودة ضوء أفضل للشاشات والإضاءة.
• موثوقية وعمر تشغيلي أعلى:تزيد التحسينات في مواد التعبئة وهياكل إدارة الحرارة من العمر التشغيلي واستقرار مصابيح LED، خاصة في ظل ظروف درجة الحرارة العالية والتيار العالي.
• مزيد من التصغير:يستمر السعي نحو أجهزة أصغر، مما يؤدي إلى بصمات عبوات أصغر وارتفاعات أقل مع الحفاظ على الأداء البصري أو تحسينه.
• حلول متكاملة:اتجاه نحو مصابيح LED ذات مقاومات تحديد تيار مدمجة، أو ثنائيات حماية، أو حتى دوائر سائق IC داخل العبوة، مما يبسط تصميم الدائرة للمستخدمين النهائيين.

تهدف هذه الاتجاهات إلى تزويد المصممين بمكونات أكثر قدرة وموثوقية وسهولة في الاستخدام لمجموعة متزايدة الاتساع من التطبيقات.